DE10020269A1 - Magnetventilvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Magnetventilvorrichtung, welche Geräusche bzw. Rauschen verringert und immer noch zuverlässig Öffnungs- und Schließvorgänge durchführt. Die Magnetventilvorrichtung, die in einen Bremsfluidkanal zwischen einem Hauptzylinder und einem Radzylinder installiert ist bzw. wird, umfaßt einen Hauptzylinderanschluß (54), der mit einem Kanal, der an der Hauptzylinderseite gelegen ist, verbunden ist, einen Radzylinderanschluß (51), der mit einem Kanal, der an der Radzylinderseite gelegen ist, verbunden ist, eine Hydraulikkammer (58), die mit einer Leitung hohen Widerstands und dem Hauptzylinderanschluß verbunden ist, einem Schaltventil (31), das aufgrund einer Hydraulikdruckdifferenz zwischen der Hydraulikkammer und dem Radzylinderanschluß betätigt wird, um eine Drossel bzw. Öffnung zu bilden, und ein Magnetventil (21), das in einem Kanal, der das Schaltventil und den Radzylinderanschluß verbindet, und das den Kanal durcn Anlegen einer elektromagnetischen Kraft öffnet oder schließt.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Magnetventil­ vorrichtung, die insbesondere für ein Bremshydraulik- Steuersystem für ein Kraftfahrzeug geeignet ist.

Es wurden bereits Versuche unternommen, ein allgemein bekanntes Geräusch bzw. Rauschen (noise), das in einem Bremsfluidkanal in einem Bremshydraulik-Steuersystem beim Bremsen eines Fahrzeugs auftritt, zu verringern. Bei diesem Versuch wurde ein Magnetventil mit einem Schaltventil konfiguriert, welches durch einen Differentialdruck zwischen den Stellen vor und hinter dem Magnetventil geöffnet oder geschlossen werden kann. Das Auftreten eines Differentialdrucks schließt das Schaltventil und betätigt dadurch einen Drosselkanal (orifice channel), wenn das Magnetventil gelöst wird.

Bei diesem Typ Magnetventil ist die Strömungs­ geschwindigkeit durch das Magnetventil, das eine Kanalfläche besitzt, die größer ist als der Drosselkanal, höher als die Strömungsgeschwindigkeit durch den Drosselkanal, da ein Drosselkanal näher an einer Radzylinderseite gelegen ist als das Magnetventil. Demzufolge verzögert ein höherer Hydraulikdruck an der Hauptzylinderseite des Magnetventils das Schließen des Magnetventils oder verhindert das ausreichende Schließen desselben.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetventilvorrichtung zu schaffen, welche die Verringerung des oben genannten Geräuschs und eine normale Öffnungs- und Schließfunktion ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Magnetventilvorrichtung zu schaffen, die eine genaue Ventilschaltoperation ermöglicht.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt eine Magnetventilvorrichtung, die in einen Bremsfluidkanal zwischen einen Hauptzylinder und einen Radzylinder eingebaut ist, einen Hauptzylinderanschluß, der mit einem an der Hauptzylinderseite gelegenen Kanal verbunden ist, einen Radzylinderanschluß, der mit einem an der Radzylinderseite gelegenen Kanal verbunden ist, eine Hydraulikkammer, die mit einer Leitung hohen Widerstands und dem Hauptzylinderanschluß verbunden ist, ein Schaltventil, das aufgrund einer Hydraulikdruckdifferenz zwischen der Hydraulikkammer und dem Radzylinderanschluß betätigt wird, um eine Drossel bzw. Öffnung (orifice) zu bilden, sowie ein Magnetventil, das in einen Kanal, welcher ein Schaltventil und den Radzylinderanschluß verbindet, eingebaut ist, welches den Kanal durch Anlegen einer elektromagnetischen Kraft öffnet oder schließt.

Gemäß dem zweiten Aspekt dieser Erfindung umfaßt eine Magnetventilvorrichtung wie oben beschrieben ferner einen Kolben, der aufgrund Hydraulikdruck der Hydraulikkammer und des Radzylinderanschlusses sowie einer den Kolben zur Hydraulikkammerseite drückenden Kolbenfeder ausfahren bzw. sich bewegen kann, wobei bei einem Kolbenaufwärtshub, der von der Hydraulikammerseite zur Betätigung des Schaltventils weggleitet, eine Drossel gebildet wird.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung umfaßt eine Magnetventilvorrichtung gemäß obiger Beschreibung eine Düse, die sich in den Kolben erstreckt, und eine mit der Hydraulikkammer zwischen der Düse und dem Kolben verbundenen Hydraulikzuführöffnung.

Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung umfaßt eine Magnetventilvorrichtung gemäß obiger Beschreibung ein Ventilgehäuse, in dem der Kolben aufgenommen ist, um die Hydraulikkammer mit dem Kolben zu bilden und eine Hydraulikzuführleitung, welche zwischen dem Ventilgehäuse und dem Kolben ausgebildet ist und die Hydraulikkammer und die Hydraulikzuführöffnung verbindet.

Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung umfaßt eine Magnetventilvorrichtung gemäß obiger Beschreibung einen Entlastungskanal, der das Magnetventil und das Schaltventil umgeht.

Die obigen wie weitere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung hervor. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des Magnetventils, und

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts, der das Ventil des Magnetventils zeigt.

Eine Ausführungsform dieser Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Eine Magnetventilvorrichtung ist allgemein ausgelegt, um eine Öffnungs- und Schließfunktion eines Bremsmittelkanals elektromagnetisch zu steuern. Fig. 1 ist eine Querschnittansicht, welche ein Beispiel einer im Normalzustand geöffneten Magnetventilvorrichtung verdeutlicht. Die Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht dieser Ventilstruktur des Beispiels in Fig. 1.

Die Magnetventilvorrichtung dieser Erfindung umfaßt einen Radzylinderanschluß 51, der mit einem Bremsfluidkanal an der Radzylinderseite verbunden ist, einen Hauptzylinderanschluß 54, der mit einem Bremsfluidkanal an der Hauptzylinderseite verbunden ist, ein Magnetventil 21, das elektromagnetisch öffnet oder schließt und zwischen dem Radzylinderanschluß 51 und dem Hauptzylinderanschluß 54 installiert ist, sowie ein Schaltventil 31, welches aufgrund eines Differentialdrucks (Hydraulikdruckdifferenz zwischen der Stelle vor und hinter dem Magnetventil) öffnet oder schließt. Die Magnetventilvorrichtung umfaßt ferner eine Magnetspule 13, die um eine Hülse 12 gewickelt ist, eine Armatur bzw. einen Anker 11, der verschiebbar in der Hülse 12 aufgenommen ist, einen Magnetschaft 14, der unter der Wirkung einer Ventilfeder 22 mit dem Anker 11 an einem Ende in Kontakt steht, ein erstes Ventilgehäuse 15 und ein zweites Ventilgehäuse 16, die das Magnetventil 21 bzw. das Schaltventil 31 umgeben, sowie einen Aluminiumblock 17, der außerhalb der ersten und zweiten Ventilgehäuse 15, 16 gelegen ist.

Das Magnetventil 21 ist ein Ventil, das für eine Öffnungs- und Schließ-Ventiloperation elektromagnetisch betätigt wird. Das Magnetventil 21 umfaßt eine erste Ventilkammer 23, die in dem ersten Ventilgehäuse 15 ausgebildet ist, ein erstes Ventilelement 24, das an einem Ende des Schafts 14 gelegen ist, eine Ventilfeder 22, die das Magnetventil in die normalerweise offene Stellung drängt, sowie einen ersten Ventilsitz 25, der in dem ersten Ventilgehäuse 15 aufgenommen ist. Die erste Ventilkammer 23 ist mit Ausgangskanälen verbunden, und zwar mit einem am Radzylinderanschluß 51 und einem an einer Druckminderungsventilseite. Zusätzlich ist die erste Ventilkammer 23 über das erste Ventilelement 24, den ersten Ventilsitz 25 und einen in dem ersten Ventilgehäuse 15 ausgebildeten Zwischenventilkanal 26 mit einer zweiten Ventilkammer 33 des Schaltventils 31 verbunden.

Das Schaltventil 31 ist ein Ventil, das für eine Öffnungs- und Schließ-Ventilfunktion durch einen Differentialdruck (Hydraulikdruckdifferenz zwischen dem Punkt vor und hinter dem Magnetventil) betätigt wird. Das Schaltventil 31 umfaßt die zweite Ventilkammer 33, die in dem zweiten Ventilgehäuse 16 ausgebildet ist, ein zweites Ventilelement 34, das an dem Ende des ersten Ventil­ gehäuses 15 ausgebildet ist, einen Kolben 41, der zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgehäuse 15 und 16 angeordnet ist, einen zweiten Ventilsitz 35, der in dem Kolben 41 ausgebildet ist, sowie eine Kolbenfeder 32, die den Kolben 41 in eine Richtung weg vom ersten Ventilgehäuse 15 drängt. Die zweite Ventilkammer 33 ist über den Kolben 41 und eine Düse 55, die in dem zweiten Ventilgehäuse 16 untergebracht ist, mit dem Hauptzylinderanschluß 54 verbunden.

Der Kolben 41 ist so angeordnet, daß er sich relativ zu dem ersten und dem zweiten Ventilgehäuse 15, 16 bewegen kann. Der Kolben 41 ist so angeordnet, daß er sich über das erste Ventilgehäuse 15 und einen ersten O-Ring 42 oder über das zweite Ventilgehäuse 16 und einen zweiten O-Ring 43 hin- und herbewegen kann. Die Kolbenfeder 32 belastet den Kolben 41 so vor, daß das Schaltventil 31 normalerweise offen ist.

Abhängig von dem Betrag einer resultierenden Kraft aus der Addition einer Kraft eines Hydraulikdrucks einer Hydraulikkammer 57, einer Kraft eines Hydraulikdrucks des Radzylinderanschlusses 51 und einer Federkraft der Kolbenfeder 32 bewegt sich der Kolben 41 relativ zu dem ersten und dem zweiten Ventilgehäuse 15 und 16 hin und her und betätigt dabei das Schaltventil 31.

Die Düse 55 ist so gestaltet, daß sie einen Kanal am Hauptzylinderanschluß 54 bildet und sich in den Kolben 41 hinein erstreckt. Die Düse 55 ist an dem zweiten Ventilgehäuse 16 befestigt.

Eine Hydraulikkammer 58 ist als ein Zwischenraum vorgesehen, der mit dem Hauptzylinderanschluß 54 und einem Kanal hohen Widerstands verbunden ist. Diese Hydraulikkammer 58 ist zwischen dem Kolben 41 und dem zweiten Ventilgehäuse 16 ausgebildet. Eine Hydraulikzuführöffnung 56 ist als ein Einlaß vorgesehen, durch welchen Hydraulikdruck in die Hydraulikkammer 58 geliefert wird.

Eine Hydraulikzuführleitung 57 ist als ein Kanal vorgesehen, welcher eine Verbindung zwischen der Hydraulikzuführöffnung 56 und der Hydraulikkammer 58 herstellt. Die Hydraulikzuführleitung 57 ist zwischen dem zweiten Ventilgehäuse 16 und dem Kolben 41 ausgebildet. Der die Hydraulikzuführöffnung 56 und die Hydraulikkammer 58 verbindende Kanal ist so ausgestaltet, daß er aufgrund der Hydraulikzuführleitung 57 ein Kanal mit hohem Widerstand ist.

Eine Öffnung bzw. Drossel (orifice) ist als ein Kanal vorgesehen, welcher durch eine mit Kerben versehene Nut 44 während des Vorgangs, bei dem der Kolben 41 aufgrund der Hydraulikdruckdifferenz zwischen der Hydraulikkammer 58 und dem Radzylinderanschluß 51 ausfährt oder sich bewegt, und dem zweiten Ventilsitz 35, auf dem das zweite Ventilelement 34 sitzt, gebildet wird.

Ein Entlastungskanal 52 ist zum Freisetzen von Bremsfluid zum Hauptzylinderanschluß 54, wenn Hydraulikdruck am Hauptzylinderanschluß 54 gelöst bzw. freigegeben wird (oder der Hydraulikdruck am Radzylinderanschluß zu hoch wird), vorgesehen. Der Entlastungskanal 52 ist in dem zweiten Ventilgehäuse 16 ausgebildet. Der Entlastungskanal 52 ist ein Kanal, welcher den Radzylinderanschluß 51 und den Hauptzylinderanschluß 54 über ein Rückschlagventil 53 verbindet und das Magnetventil 21 und das Schaltventil 31 umgeht.

Die Arbeitsweise der Magnetventilvorrichtung dieser Erfindung wird nun beschrieben.

In einem Zustand, bei dem kein elektrischer Strom in der Magnetspule 13 fließt, hebt sich das erste Ventilelement 24 aufgrund der Federkraft der Ventilfeder 22 von dem ersten Ventilsitz 25 ab. Auf diese Weise wird das Magnetventil 21 geöffnet. In diesem Zustand ist die erste Ventilkammer 23 des Magnetventils 21 zur zweiten Ventilkammer 33 des Schaltventils 31 offen. Hydraulikdruck am Radzylinderanschluß 51 wird der zweiten Ventilkammer 33 über die erste Ventilkammer 23 zugeführt.

In einem zweiten Zustand, bei dem elektrischer Strom in der Magnetspule 13 fließt, werden der Anker 11 und der Schaft 14 gegen die Federkraft der Ventilfeder 22 belastet, so daß das erste Ventilelement 24 gegen den ersten Ventilsitz 25 zu liegen kommt. Auf diese Weise wird das Magnetventil 21 geschlossen. In diesem Zustand wird die Verbindung zwischen der ersten Ventilkammer 23 des Magnetventils 21 und der zweiten Ventilkammer 33 des Schaltventils 31 unterbrochen.

Wenn Bremsfluid durch die Hydraulikzuführöffnung 56 und die Hydraulikzuführleitung 57 gelangt und den Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 58 erhöht, und wenn die auf den Kolben 41 durch den Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 58 einwirkende Kraft größer wird als eine resultierende Kraft der auf den Kolben 41 durch die Kolbenfeder 33 ausgeübte Kraft und die durch den Hydraulikdruck des Radzylinderanschlusses 51 auf den Kolben 41 ausgeübte Kraft, bewegt sich der Kolben 41 gegen die Druckkraft der Kolbenfeder, was das Schaltventil 31 schließt und eine Öffnung bzw. Drossel bildet. Andererseits bewegt sich der Kolben 41 und öffnet das Schaltventil 31 dann, wenn die resultierende Kraft kleiner wird als der Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 58.

In der Hydraulikkammer 58 ist ein Kanal, welcher einen hohen Widerstand für die Strömung des Bremsfluids bietet, zwischen dieser und dem Hauptzylinderanschluß 54 ausgebildet. Beispielsweise ist dieser Kanal mit hohem Widerstand aus der Hydraulikzuführöffnung 56 und der Hydraulikzuführleitung 57, welche zwischen dem zweiten Ventilgehäuse 16 und der Düse 55 gebildet ist, aufgebaut.

Dieser Kanal mit hohem Widerstand verhindert eine schnelle Hydraulikdruckzunahme in der Hydraulikkammer 58 und schließt das Schaltventil selbst dann nicht schnell, wenn der Hydraulikdruck am Hauptzylinderanschluß 54 schnell ansteigt.

Da bei einer normalen Bremsoperation das Magnetventil 21 und das Schaltventil 31 geöffnet sind, gelangt das Bremsfluid (zu übertragende Hydraulikströmung), das von dem Hauptzylinderanschluß 54 in die Vorrichtung strömt, durch den Kanal der Düse 55, wird zu dem Schaltventil 31 geleitet, gelangt durch das Magnetventil 21, erreicht den Radzylinderanschluß 51 und gelangt schließlich (wird weiter geleitet) zum Radzylinder.

Während einer Antiblockier-Bremssteuerung wird dann, wenn ein Rad-Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsensor und eine elektronische Steuereinheit (ECU) (nicht dargestellt in der Übersicht) bestimmt, daß ein Hydraulikdruck im Radzylinder (im Diagramm nicht dargestellt) zu hoch ist, das Magnetventil 21 geschlossen, um die Zufuhr von Hydraulikdruck zum Radzylinderanschluß 51 zu unterbrechen. Außerdem wird beinahe gleichzeitig ein Druckminderungsventil (im Diagramm nicht dargestellt) geöffnet, was das überschüssige Fluid am Radzylinderanschluß 51 freisetzt bzw. ableitet und den Hydraulikdruck verringert. Demzufolge existiert ein Differentialdruck zwischen dem Hauptzylinderanschluß 54 und dem Radzylinderanschluß 51 des Magnetventils 21.

In diesem Zustand bewegt sich der Kolben 41 zum Schließen des Schaltventils 31, falls eine Wirkkraft des Hydraulikdrucks der Hydraulikkammer 58 aufgrund einer resultierenden Kraft der Wirkkraft der Kolbenfeder 32 und der des Hydraulikdrucks des Radzylinderanschlusses 51 relativ zum Kolben 41 größer wird.

Zu diesem Zeitpunkt wird die mit Kerben versehene Nut 44 an dem Kolben 41 gebildet, und die Öffnung bzw. Drossel wird an dem Schaltventil 31 gebildet.

Sodann wirkt, falls der Radzylinderanschluß 51 eine Druckzunahme erfordert und das Magnetventil 21 geöffnet wird, die an dem Schaltventil 31 gebildete, mit Kerben versehene Nut 44 und steuert eine Fluidenergie stärker als erforderlich, um dadurch Rauschen bzw. ein Geräusch zu verringern.

Der durch die mit Kerben versehene Nut 44 strömende Kanal und der Hydraulikzuführkanal (Hydraulikzuführöffnung und Hydraulikzuführleitung 57) zum Aktivieren des Kolbens 41 werden selbst bei einer schnellen Bremsbetätigung getrennt. Des weiteren ist der Hydraulikdruck bei einer schnellen Bremsbetätigung so ausgelegt, daß er die Hydraulikkammer 58 selten unmittelbar beeinflußt. Demnach verhindert die obige Struktur eine Fehlfunktion der Magnetventilvorrichtung und ein ausreichender Entlastungskanal (Drossel bzw. Öffnungskanal) wird sichergestellt, ohne eine zusätzliche Öffnung im Hauptzylinderanschluß zu erfordern.

Nach dem Ende der Antiblockier-Bremsoperation bewegt sich der Kolben 41 aufgrund der Federkraft der Kolben­ feder 32, falls der Hydraulikdruck am Hauptzylinder­ anschluß 54 verringert wird, und das Schaltventil 31 wird geöffnet. Gleichzeitig kehrt das im Radzylinderanschluß 51 verbliebene Bremsfluid über das Magnetventil 21, das durch die Ventilfeder 22 geöffnet wird, den Entlastungskanal 52 und das Rückschlagventil 53 zu einem Kanal an der Hauptzylinderseite zurück.

Diese Erfindung besitzt Vorteile dahingehend, daß ein Magnetventil gemäß dieser Erfindung die oben beschriebene Geräusche bzw. Rauschen verringert und genaue Öffnungs- und Schließoperationen durchführt. Außerdem steuert ein Magnetventil gemäß dieser Erfindung das Schalten einer Ventiloperation auf geeignete Weise.

Claims (5)

1. Eine Magnetventilvorrichtung, die in einem Bremsfluidkanal zwischen einem Hauptzylinder und einem Radzylinder installiert bzw. zu installieren ist, welche umfaßt:
einen Hauptzylinderanschluß (54), der mit einem an der Hauptzylinderseite gelegenen Kanal verbunden ist,
einen Radzylinderanschluß (51), der mit einem an der Radzylinderseite gelegenen Kanal verbunden ist,
eine Hydraulikkammer (58), die mit einer Leitung hohen Widerstands und dem Hauptzylinderanschluß (54) verbunden ist,
ein Schaltventil (31), das aufgrund einer Hydraulik­ druckdifferenz zwischen der Hydraulikkammer (58) und dem Radzylinderanschluß (51) zum Bilden einer Drossel bzw. einer Öffnung betätigt wird, und
ein Magnetventil (21), das in einem Kanal, welcher das Schaltventil (31) und den Radzylinderanschluß (51) verbindet, installiert ist und den Kanal durch Anlegen einer elektromagnetischen Kraft öffnet oder schließt.

2. Eine Magnetventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit:
einem Kolben (41), der aufgrund von Hydraulikdruck der Hydraulikkammer (58) und des Radzylinderanschlusses (51) bewegbar ist, und
einer Kolbenfeder (32), welche den Kolben (41) zur Hydraulikkammerseite hin drängt, wobei
eine Drossel bzw. Öffnung bei einer Kolbenbewegung nach oben, und zwar von der Hydraulikkammerseite weggleitend zur Betätigung des Schaltventils (31) gebildet wird.

3. Eine Magnetventilvorrichtung gemäß Anspruch 2, ferner mit:
einer Düse (55), die sich in den Kolben (41) hinein erstreckt, und
einer Hydraulikzuführöffnung (56), die mit der Hydraulikkammer (58) zwischen der Düse (55) und dem Kolben (41) verbunden ist.

4. Eine Magnetventilvorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner mit:
einem Ventilgehäuse (16), in dem der Kolben (41) zur Bildung der Hydraulikkammer (58) mit dem Kolben (41) aufgenommen ist, und
einer Hydraulikzuführleitung (57), die zwischen dem Ventilgehäuse (16) und dem Kolben (41) ausgebildet ist und die Hydraulikkammer (58) und die Hydraulikzuführöffnung (56) verbindet.

5. Eine Magnetventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit:
einem Entlastungskanal (52), der das Magnetventil (21) und das Schaltventil (31) umgeht.